专利名称：一种水性聚合物阻尼涂料的制作方法
一种水性聚合物阻尼涂料所属发明领域本发明涉及到金属表面涂料技术领域，具体说是涉及到一种水性聚合物阻尼涂 料。
背景技术：
随着现代科学技术的飞速发展，振动和噪声的危害日益突出，防震动和降噪声的 金属涂料的研究也日益提到日程上来，并开发出了多种解决振动和噪声的有效方法和技术 措施，其中高分子阻尼涂料以其优越的减振、降噪功能受到人们越来越多的关注。水性聚合 基阻尼涂料是一种以水性聚合物为基质、在填料和助剂的配合下，制备的减振降噪涂料，将 其喷涂在飞机、高速列车车箱、轮胎等内壁壳体上，可以达到抑制壳体振动和降低噪声的目 的。聚合物材料在玻璃化转变温度区域具有较高的阻尼值，但是单一组分聚合物的玻璃化 转变温度区域只有20-30°C，而环境温度的变化一般可以达到40°C左右，所以一种良好的 高分子阻尼材料应该具有60°C以上的玻璃化转变区域，才能较好地满足不同场合的需要， 显然这是单一组分聚合物材料所不能达到的。为了拓宽高聚物的阻尼温域，提高材料的阻 尼性能和弹性模量，采用互穿网络LIPN方法或通过乳液共混方法，即将不同Tg的两种丙烯 酸类乳液进行共混，然后加入填料和助剂配成涂料。互穿网络聚合物自20世纪60年代以 来，得到了迅速发展，LIPN由于网络间的互穿限制了聚合物间的相分离，造成了强迫互容， 以及聚合物的协同效应，从而提高了组分的相容性，可以得到宽温域、高性能的阻尼涂料。 如何通过以LIPN乳液为基质，填加功能填料及助剂，制备阻尼涂料，使涂层具有减振降噪 好、阻尼温域宽、力学性能优、隔热吸音好、阻燃性能佳、VOC含量低的环保型水性聚合物阻尼涂料是本技术领域当前的需要解决的课题。本发明的目的是提供一种具有减振降噪好、阻尼温域宽、力学性能优、隔热吸音 好、阻燃性能佳、VOC含量低的环保型水性聚合物阻尼涂料。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种水性聚合物阻尼涂料以三元 聚合物互穿网络乳液为基料；以绢云母、膨胀石墨、硅铝基空心微珠、水合碱式硫酸镁晶须、 聚磷酸铵、氯化石蜡、三氧化二锑为填料；以分散剂、基材润湿剂、消泡剂、流变剂、防霉杀菌 剂、偶联剂为助剂组成，配方组成中各组份构成如下三元聚合物互穿网络乳液40-50%绢云母25-30%硅铝基空心微珠5-10%膨胀石墨3-6%去离子水3-5%聚磷酸铵2-4%氯化石蜡42#2-4%水合碱式硫酸镁晶须2-4%三氧化二锑2-4%
分散剂 H3204
0. 3-0. 8% 0. 1-0. 4% 0. 2-0. 4% 0. 2-0. 4% 0. 1-0. 3% 0. 3-0. 8%基材润湿剂SF20消泡剂A36流变剂DSX-3800防霉杀菌剂LXE偶联剂KH-560上述各组份含量为质量份百分比。上述所述膨胀石墨、水合碱式硫酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡42#、三氧化二锑构 成有机与无机复合阻燃剂。本发明聚合物的阻尼机理是，单一的聚合物阻尼温域只有20-30°C，有效阻尼功能 区狭窄，难以满足现实要求。通过多组分共聚、共混和互穿网络方法，可提高聚合物的减振 降噪性能、拓宽阻尼温区。阻尼材料也称振动衰减材料，当高分子聚合物与振动物体接触 时，必将一部分机械振动能转变为热能耗散掉，从而使振动衰减下来，主要用于控制振动和噪音。高分子聚合物材料的阻尼性能与材料本身的结构密切相关。当产生振动时，一方 面是高分子材料内部的链段之间的摩擦对阻尼性能的贡献；另一方面是填料与高分子链段 及填料与填料对材料阻尼性能的贡献。高分子阻尼能力的大小与其使用温度和频率密切相关。高分子聚合物在玻璃态转 变为高弹态这个温度转变区域，称之为玻璃化转变区域，这个转变温度称为玻璃化转变温 度，聚合物在玻璃化转变温度区域时，其阻尼峰值最高、减振降噪效果最好。这是因为在玻 璃化转变温度以下(玻璃态区)时，当外力作用于高分子聚合物时，引起键长和键角改变， 但这种改变即小又快，几乎与应力变化同步，因此内耗很小；在玻璃化转变温度区内，分子 链刚开始运动，而体系粘度很大，链运动受到很大摩擦阻力，应变滞后于应力的变化，内耗 很大；高于玻璃化转变温度时，分子链运动变得比较自由，内耗能力减少。因此，评价高分子 聚合物材料阻尼性能的高低，可以从在玻璃化转变区内损耗因子(tan δ)峰值的高低和有 效阻尼功能区温域宽窄两方面考量。优良的阻尼材料应满足三个条件(1)在阻尼材料使 用温度和频率范围内，损耗因子峰值要比较高；(2)损耗因子的峰值要宽，以保证阻尼材料 在较大范围内有较高的阻尼性能，降低其对温度和频率的敏感性；而三元互穿聚合物网络 无皂乳液材料阻尼系数峰值高，数峰范围宽，以保证阻尼材料在较大范围内有较高的阻尼 性能，降低其对温度和频率的敏感性；由于各聚合物网络之间互相交叉渗透、机械缠结、起 着强迫互容和协同效应作用，从而提高了聚合物组分的相容性；C3)具有复合多功能型，阻 尼材料除具有宽温、宽频、高阻尼峰值外，还应具有吸声、吸波、隔热、阻燃、环保等功能。大 部分不规则粒状填料对涂料的阻尼性能都有不同程度地降低，尤其是高填充量时降低程度 更明显，而片状、空心微球状、纤维状填料却能提高涂料的阻尼性能。这是因为这些填料的 比表面积大，填料与聚合物分子链和填料与填料之间接触面积大，产生的振动摩擦系数高， 转化的热能相对大，阻尼系数高。片状结构云母、石墨是阻尼涂料中首选的填料；坚壳类空 心微珠如陶瓷空心微珠、玻璃空心微珠、漂珠等是阻尼涂料中常用填料；无机纤维类如玻璃 纤维、硅铝纤维、矿物纤维、晶须等都是优良的阻尼填料；为了增强涂料的阻燃性，提高涂层 的氧指数，填料组分中增加了由膨胀石墨、水合碱式硫酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡42#、三氧化二锑构成的有机与无机复合阻燃剂。氯化石蜡不仅是增塑剂，也是一种阻燃剂、憎水 齐U。阻尼涂料中加入适量氯化石蜡，可以提高涂层的柔韧性、氧指数和防水性。氯化石蜡 与无机阻燃剂中的Sb2O3具有协同阻燃增效作用，当涂层受火时，氯化石蜡受热分解成HCL、 HCH与Sb2O3发生化学反应生成氯氧化锑并进一步分解成SbCL3直接升华，同时吸收大量热 量使涂层降温，Sb2O3覆盖在涂层表面起阻燃作用；SbCL3进入气相燃烧区与不然阶段中的 自由基反应生成RCL、HCL、Sb，这些中间产物、不燃气体冲淡氧气浓度，产生气体屏蔽作用， 从而提高了氧指数。助剂中的偶联剂具有两种不同性质的反应基团，亲无机基团与无机表 面的化学基团反应，形成强固的化学键合；亲有有机基团可与有机分子反应或物理缠绕，从 而使有机与无机材料界面实现化学键合。在阻尼涂料中加入适量偶联剂，一方面可使有机 与有机、有机与无机填料反应键合、桥接或缠绕，增强涂层的力学性能，另一方面也能提高 与基层的附着力。助剂中加入分散剂提高了涂料体系的分散稳定性，防止填料粒子聚结； 加入基材润湿剂，降低水性涂料的表面张力，改善涂料对基层的润湿性和渗透性，提高附着 力；在阻尼涂料是粘弹性材料的阻尼涂料中加入高分子消泡剂，是为了消除涂料中的气泡， 加入流变增稠剂、防霉杀菌剂，改善涂料的物理性能。本发明经检测，主要性能如下 检测项目检测结果 检测方法损耗因子≥0. 3的温域。C -10 70 DMTA测试损耗因子峰值0.58DMTA测试拉伸强度/mpa1.6JG/T894-2001粘结强度/mpa1.2JG/T894-2001断裂拉伸率210JG/T894-2001吸声系数70.2GB/T14369-1993氧指数70.5GB/T2406-1993导热系数/ [W/(m. k) ]0.215GB/T20473-2006烟密度等级/[A(< 15)] 6GB/T8627-1999烟气毒性安全 1 级(AQl) GA132-1996从测试结果可看出，本发明的水性聚合物阻尼涂料具有玻璃化转变温域宽；损耗 因子峰值高；拉伸强度、粘结强度、断裂拉伸率、吸声系数及氧指数高；烟密度等级及导热 系数低以及毒性小的特点。
具体实施例方式下面结合实施例详述本发明，所涉及的成分含量均按质量份百分比，一种水性聚 合物阻尼涂料以三元聚合物互穿网络乳液为基料；以绢云母、膨胀石墨、硅铝基空心微 珠、水合碱式硫酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡、三氧化二锑为填料；以分散剂、基材润湿剂、 消泡剂、流变剂、防霉杀菌剂、偶联剂为助剂组成，配方组成中各组份构成如下三元聚合物互穿网络乳液45%绢云母27%硅铝基空心微珠 %膨胀石墨4%
去离子水4%聚磷酸铵3%氯化石蜡42#3%水合碱式硫酸镁晶须3%三氧化二锑3%分散剂H32040. 5%基材润湿剂SF200. 2%消泡剂A360. 3%流变剂DSX-38000. 3%防霉杀菌剂LXE0. 2%偶联剂KH-560 0. 5%
权利要求
1. 一种水性聚合物阻尼涂料其特征在于以三元聚合物互穿网络乳液为基料；以绢 云母、膨胀石墨、硅铝基空心微珠、水合碱式硫酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡、三氧化二锑 为填料；以分散剂、基材润湿剂、消泡剂、流变剂、防霉杀菌剂、偶联剂为助剂组成，配方组成 中各组份构成如下三元聚合物互穿网络乳液 40-50% 绢云母25-30%硅铝基空心微珠5-10%膨胀石墨3-6%去离子水3-5%聚磷酸铵2-4%氯化石蜡42#2-4%水合碱式硫酸镁晶须2-4%三氧化二锑2-4%分散剂H32040. 3-0.8%基材润湿剂SF200. 1-0.4%消泡剂A360. 2-0.4%流变剂DSX-38000. 2-0.4%防霉杀菌剂LXE0. 1-0.3%偶联剂KH-5600. 3-0.8%上述各组份含量为质量份百分比。
2.根据权利要求1所述水性聚合物阻尼涂料，其特征在于所述膨胀石墨、水合碱式硫 酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡42#、三氧化二锑构成有机与无机复合阻燃剂。
全文摘要
本发明公开了一种水性聚合物阻尼涂料以三元聚合物互穿网络乳液为基料；以绢云母、膨胀石墨、硅铝基空心微珠、水合碱式硫酸镁晶须、聚磷酸铵、氯化石蜡、三氧化二锑为填料；以分散剂、基材润湿剂、消泡剂、流变剂、防霉杀菌剂、偶联剂为助剂组成，按比例称量后依次加入到低速搅拌机中，混合均匀后经振动筛过滤出料后制成。本发明具有减振降噪好、阻尼温域宽、力学性能优、抑振降噪、隔热吸音好、阻燃性能佳、VOC含量低。广泛应用于飞机、高速列车车箱、轮胎内壁壳体的喷涂。
文档编号C09D5/00GK102108258SQ201010622970
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者刘成楼, 隗功祥 申请人:北京虹霞正升涂料有限责任公司